import java.util.*;

/**
 * @author LKQ
 * @date 2022/4/18 21:10
 * @description 要想实现O(nlogn)的时间复杂度，那么肯定不能使用插入，选择，应选择归并，堆，快速排序三者中的一种
 * 而对链表进行排序，选择归并排序较好，自顶向下归并排序
 * 对链表自顶向下归并排序的过程如下。
 *
 * 1. 找到链表的中点，以中点为分界，将链表拆分成两个子链表。寻找链表的中点可以使用快慢指针的做法，快指针每次移动 2 步，慢指针每次移动 1 步，当快指针到达链表末尾时，慢指针指向的链表节点即为链表的中点。
 *
 * 2. 对两个子链表分别排序。
 *
 * 3. 将两个排序后的子链表合并，得到完整的排序后的链表。可以使用「21. 合并两个有序链表」的做法，将两个有序的子链表进行合并。
 *
 */
public class Solution2 {
    public static void main(String[] args) {
        ListNode head = new ListNode(4, new ListNode(2, new ListNode(1, new ListNode(3))));
        Solution2 solution2 = new Solution2();
        solution2.sortList(head);
    }

    public ListNode sortList(ListNode head) {
        return sortList(head, null);
    }

    public ListNode sortList(ListNode head, ListNode tail) {
        if (head == null) {
            return head;
        }
        if (head.next == tail) {
            // 如果头尾相接，那么断开头尾，单个结点不需要排序，直接返回
            head.next = null;
            return head;
        }
        ListNode slow = head, fast = head;
        while (fast != tail) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
            if (fast != tail) {
                fast = fast.next;
            }
        }
        ListNode mid = slow;
        ListNode list1 = sortList(head, mid);
        ListNode list2 = sortList(mid, tail);
        ListNode sorted = merge(list1, list2);
        return sorted;
    }

    /**
     * 合并两个有序链表，双指针法
     * @param head1 有序链表头节点 head1
     * @param head2 有序链表头节点 head2
     * @return 合并后的有序链表
     */
    public ListNode merge(ListNode head1, ListNode head2) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        ListNode temp = dummyHead, temp1 = head1, temp2 = head2;
        while (temp1 != null && temp2 != null) {
            if (temp1.val <= temp2.val) {
                temp.next = temp1;
                temp1 = temp1.next;
            } else {
                temp.next = temp2;
                temp2 = temp2.next;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (temp1 != null) {
            temp.next = temp1;
        } else if (temp2 != null) {
            temp.next = temp2;
        }
        return dummyHead.next;
    }
}
